[pt] Apesar da pesquisa contínua para facilitar a programação de redes de sensores sem fio, a análise de perigos de concorrência ainda é de responsabilidade do programador, que deve tratar manualmente de questões como sincronização e memória compartilhada. Nós apresentamos uma linguagem de sistema que garante concorrência segura tratando ameaças em tempo de compilação. A fundamentação estática e síncrona da nossa abordagem permite um raciocínio mais simples sobre questões de concorrência, permitindo uma análise em tempo de compilação que garante programas determinísticos. Como contra-partida, nosso modelo impõe em termos da expressividade da linguagem, tais como para efetuar cálculos demorados, ou atender prazos estritos em tempo real. Nós implementamos diversos protocolos de rede conhecidos e o driver para rádio CC2420 para mostrar que a expressividade e responsividade obtida com a linguagem é suficiente para uma gama considerável de aplicações para redes de sensores. As implementações mostram uma redução de tamanho de código, com um aumento de memória abaixo de 10 porcento em comparação com nesC. O uso da linguagem proposta implica em diversas propriedades de segurança que se baseiam em abstrações de controle de alto nível, também resultando em código mais conciso e legível. / [en] Despite the continous research to facilitate Wireless Sensor Networks development, most safety analysis and mitigation efforts in concurrency are still left to developers, who must manage synchronization and shared memory explicitly. We propose a system language that ensures safe concurrency by handling threats at compile time, rather than at runtime. The synchronous and static foundation of our design allows for a simple reasoning about concurrency that enables compile-time analysis resulting in deterministic and memory-safe programs. As a trade-off, our design imposes limitations on the language expressiveness, such as doing computationally-intensive operations and meeting hard real-time responsiveness. To show that the achieved expressiveness and responsiveness is sufficient for a wide rage of WSN applications, we implement widespread network protocols and the CC2420 radio driver. The implemetations show a reduction in source code size, with a penalty of memory increase below 10 percent in comparison to nesC. Overall, we ensure safety properties for programs relying on high-level control abstractions that also lead to concise and readable code.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

Made available in DSpace on 2012-09-06T01:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 136.pdf: 2863792 bytes, checksum: 8b68087ab64bd8d1c77782a314bc5994 (MD5) Previous issue date: 1999 / Aborda o trabalho marítimo, particularmente o trabalho embarcado em navios de longo curso, cuja tripulaçäo está exposta a longos períodos em viagem, longe do convívio familiar e social, o que pode acarretar em sofrimento psíquico. Procura compreender as consequências da atual política de reduçäo de custos (que no caso da Marinha Mercante vem privilegiando, näo a modernizaçäo tecnológica e sim o corte no número de tripulantes) para a saúde/saúde mental dos trabalhadores. O trabalho de campo foi realizado a bordo de navio petroleiro da Frota Nacional de Petroleiros (FRONAPE), durante percurso compreendido entre Angra dos Reis (Rio de Janeiro/Brasil) e Cape Town (Africa do Sul), no período de 25 de maio a 08 de junho de 1998, sendo realizadas observaçöes das atividades desenvolvidas e das relaçöes de vida e trabalho da tripulaçäo a bordo, bem como entrevistas individuais com onze tripulantes, que foram analisadas tendo como principal abordagem teórico metodológica a psicodinâmica do trabalho. Constatou-se que a família assume papel importante na vida do trabalhador, sendo o seu distanciamento a principal fonte de sofrimento psíquico e debruçar-se sobre o trabalho o principal mecanismo defensivo utilizado pelos trabalhadores para o seu enfrentamento. Esse sofrimento está sendo intensificado pelo näo reconhecimento desse dar-se de si no trabalho e pela queda na remuneraçäo salarial. Contudo, o trabalhador embarcado a partir do prazer gerado pelo uso de sua criatividade e do bom humor na realizaçäo da tarefa, vem conseguindo näo sucumbir ao sofrimento, mantendo-se dentro do domínio da normalidade. / The present study deals with the maritime labor, particularly the work of those on board long distance ships, whose crews spend long periods far away from the family and social intimacy, which leads to psychic suffering. It tries to understand the consequences of the current policy of cutting of costs (which in the case of the Merchant Navy has been privileging the cuts in the number of crew members in detriment of technological modernization) for the health/mental health of the workers. The field work was carried out on board an oil tanker owned by the National Fleet of Oil Tankers (FRONAPE), during the route between Angra dos Reis (Rio de Janeiro/Brazil) and Cape Town (South Africa), from May 25th to June 8th, 1998, during which the carried out activities, the life and work relationships of the crew on board, were observed, as well as individual interviews with eleven members of the crew, that were analyzed having as its main theoretical-methodological approach the Psychodynamics of Labor. Family plays an important role in the worker's life, and staying away from them is the main source of physical suffering. Therefore, full dedication to work is the main defense mechanism used by the workers in order to face the problem. Such suffering is being intensified by the non-recognition of this dedication to work and by a drop of the salary remuneration. However, the worker on board, as of the fun generated by the use of his creativity and good humor on the carrying out of his task, has been able to resist the suffering, staying within the domains of what is considered to be normal.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para o desenvolvimento de sistemas embarcados, através da combinação da abstração e propriedades de verificação de modelos da linguagem declarativa Alloy com a ampla aceitação de Java na indústria. A abordagem surge no contexto de que a automação de software no domínio embarcado tornou-se extremamente necessária, uma vez que atualmente a maior parte do tempo de desenvolvimento é gasta no projeto de software de produtos tão restritos em termos de recursos. As ferramentas de automação de software embarcado devem atender a demanda por produtividade e manutenibilidade, mas respeitar restrições naturais deste tipo de sistema, tais como espaço de memória, potência e desempenho. As ferramentas de automação de projeto lidam com produtividade e manutenibilidade ao permitir especificações de alto nível, tarefa difícil de atender no domínio embarcado devido ao comportamento misto de muitas aplicações embarcadas. Abordagens que promovem meios para verificação formal também são atrativas, embora geralmente sejam difíceis de usar, e por este motivo não são de grande auxílio na tarefa de reduzir o tempo de chegada ao mercado do produto. Através do uso de Alloy, baseada em lógica de primeira-ordem, é possível obter especificações em altonível e verificação formal de modelos com uma única linguagem. Este trabalho apresenta a poderosa abstração proporcionada pela linguagem Alloy em aplicações embarcadas, assim como regras para obter automaticamente código Java a partir de modelos Alloy. A geração de código Java a partir de modelos Alloy, combinada a uma ferramenta de estimativa, provê exploração de espaço de projeto, atendendo assim as fortes restrições do projeto de software embarcado, o que normalmente não é contemplado pela engenharia de software tradicional. / This work proposes a new approach for embedded software development, by combining the abstraction and model verification properties of the Alloy declarative language with the broad acceptance in industry of Java. The approach comes into play since software automation in the embedded domain has become a major need, as currently most of the development time is spent designing software for such hardconstrained resources products. Design automation tools for embedded systems must meet the demand for productivity and maintainability, but constraints such as memory, power and performance must still be considered. Design automation tools deal with productivity and maintainability by allowing high-level specifications, which is hard to accomplish on the embedded domain due to the mixed behavior nature of many embedded applications. Approaches that provide means for formal verification are also attractive, but their usage is usually not straightforward, and for this reason they are not that helpful in dealing with time-tomarket constraints. By using Alloy, based in first-order logic, it is possible to obtain high-level specifications and formal model verification with a single language. This work shows the powerful abstraction provided by the Alloy language for embedded applications, as well as rules for obtaining automatically Java code from Alloy models. The Java source code generation from Alloy models, combined with an estimation tool, provides design space exploration to match tight embedded software design constraints, what is usually not taken into account by standard software engineering techniques.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3106797 bytes, checksum: 5882905bec7a2111fa1be0a9ec00e437 (MD5) Previous issue date: 2012-01-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The presented work aims at monitoring in real time the important parameters in induction motors in a non-invasive manner. A method for estimation of torque, shaft speed and energy efficiency has been developed. An embedded system is employed for acquiring electrical signals from the motor and local processing. The calculated values are transmitted to a monitoring unit through an IEEE 802.15.4-based wireless sensor network. At the base unit, various motors can be monitored in real time. To choose the method to be used, a survey on the main methods was made. The method by air-gap torque was considered the most appropriate to the requirements for being accurate and non-invasive. An experimental study was conducted to observe the accuracy of the estimated methods used, and the relationship between the wireless sensor network performance and the spectral occupancy at the operating environment. Therefore, the embedded system was deployed on a workbench of dynamic sinusoidal torque in an industrial environment. The performance of the embedded system and the estimation results were extremely positive. The results show that even with the difficulties of wireless transmission in some scenarios, the system was fully capable of providing processed information for the monitoring. / O trabalho proposto visa monitorar em tempo real grandezas importantes em motores de indução trifásicos de forma pouco invasiva. Foi desenvolvido um método de estimação de torque, velocidade no eixo e eficiência energética. Um sistema embarcado foi construído para a aquisição de sinais elétricos do motor e processamento local. Os valores calculados são transmitidos para estação base através de uma rede de sensores sem fio baseada no padrão IEEE 802.15.4. Na estação base, vários motores podem ser monitorados em tempo real. A fim de desenvolver o método a ser utilizado para estimação das grandezas, foram pesquisados os principais métodos existentes. O método a partir do torque no entreferro foi considerado o mais adequado às necessidades devido à sua exatidão e baixa invasividade. Um estudo experimental foi realizado para observar a exatidão dos métodos de estimação utilizados, assim como a relação entre o desempenho da rede sem fio e a ocupação espectral no ambiente operacional. Para isso, o sistema embarcado foi instalado em uma bancada de torque dinâmico senoidal em ambiente industrial. O desempenho do sistema embarcado e os resultados das estimações foram extremamente positivos. Os resultados mostram que, mesmo com as dificuldades na transmissão sem fio em alguns cenários, o sistema foi totalmente capaz de fornecer informações processadas para o monitoramento.

The need to have mechanisms and Technologies for the control of blood glucose levels is essential for people who have diabetes of any type. This disease still has no cure and is one of the main risk factors for cardiovascular diseases, such as heart attack, stroke, renal complications etc. The number of diabetic people in the world and in Brazil is alarming, in addition, Brazilians occupy the fourth place in the world ranking according to the last survey of the year, 2015, made by the International Diabetes Federation (IDF). Several studies has been conducted in order to obtain the best glycemic control of people with diabetes, one of the current forms of control under investigation is the development of an artificial pancreas. Through the union of three systems: glucose monitoring system, control algorithm and actuator system through an insulin infusion pump, it is possible to obtain efficient results in glycemic control as they already have studies. This work consists of developing a prototype of a low-cost and low-power embedded control system, Hardware in Loop (HIL), based on Arduino nano microcontroller, which can control the blood glucose level of a model of a type 1 diabetes patient, considering some perturbations and noises, using the Kalman filter as estimator. The results obtained with the implementation of the controller are analyzed in order to obtain a better performance. / A necessidade de ter mecanismos e tecnologias para o controle dos níveis de glicose no sangue é essencial para pessoas que possuem diabetes de qualquer tipo, visto que esta é uma doença que ainda não possui cura e é um dos principais fatores de riscos para doenças cardiovasculares, como infarto, AVC, complicações renais e etc. O número de pessoas diabéticas no mundo e no Brasil é alarmante, além disso, tem-se que os brasileiros ocupam o quarto lugar no ranking mundial de acordo com o último levantamento no ano de 2015 feito pela International Diabetes Federation (IDF). Vários estudos têm sido realizados no intuito de obter o melhor controle da glicemia de pessoas com diabetes, uma das formas de controle que está sendo pesquisada atualmente é o desenvolvimento de um pâncreas artificial. Através da união de três sistemas, sendo estes: o de monitoramento da glicemia, o de algoritmo de controle e o de atuador através de bomba de infusão de insulina, é possível que sejam obtidos resultados eficientes no controle da glicemia como já têm mostrado alguns estudos. Este trabalho consiste em desenvolver um protótipo de um sistema de controle embarcado, Hardware in Loop (HIL), baseado no microcontrolador nano Arduino, de baixo custo e de baixo consumo de energia que possa controlar o nível de glicose no sangue de um modelo de um paciente com diabetes tipo 1, considerando algumas perturbações e ruídos, utilizando o filtro de Kalman como estimador. Os resultados obtidos com a implementação do controlador são analisados buscando a obtenção de um melhor desempenho. / São Cristóvão, SE

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-11T18:00:15Z No. of bitstreams: 1 ederbarbozakapisch.pdf: 4847277 bytes, checksum: 139f0b67e25b637befdb231fd5402b98 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T15:19:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ederbarbozakapisch.pdf: 4847277 bytes, checksum: 139f0b67e25b637befdb231fd5402b98 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T15:19:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ederbarbozakapisch.pdf: 4847277 bytes, checksum: 139f0b67e25b637befdb231fd5402b98 (MD5) Previous issue date: 2015-03-18 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A presente dissertação apresenta a implementação de um Sistema de Detecção e Compressão de Distúrbios Elétricos (SDCDE), com foco nas implementações baseadas em plataforma FPGA (Field-Programmable Gate Array). Inicialmente são abordados os algoritmos de compressão e detecção. Posteriormente são mostradas as sínteses na FPGA e um protótipo desenvolvido para testes. O sistema proposto é voltado para aplicações em Sistemas Elétricos de Potência (SEPs) e prevê a aquisição e o armazenamento dos distúrbios comumente encontrados nesse campo. A partir dos dados armazenados, é possível reconstruir inteiramente o sinal registrado, para possíveis análises de oscilográfia. O processo de compressão passa por três estágios: detecção de novidade, compressão com perdas, utilizando a Transformada Wavelet Discreta (DWT), e a Compressão em termos de bit. Esses três níveis de compressão permitem uma otimização do espaço de memória utilizado e garantem que longos períodos de registros possam ser armazenados em um cartão de memória. A abordagem das sínteses em FPGA visa avaliar, dentre outros fatores, o consumo de recursos de hardware utilizado, através da implementação de um processador embarcado, criado e idealizado para aplicações de Processamento Digital de Sinais (DSP). A partir do protótipo desenvolvido, alguns resultados de sínteses e estudos de casos com testes executados em ambientes reais, são apresentados. / This dissertation presents the implementation of a System of Detection and Compression of Electrical Disturbances (SDCDE), focusing on implementations based on FPGA platform (Field-Programmable Gate Array). Initially are discussed compression and detection algorithms. Subsequently the synthesis in FPGA and a prototype that was developed for testing are shown. The proposed system is aimed at applications in Electric Power Systems (SEPs) and provides for the acquisition and storage of the disturbances commonly found in this field. From the data stored, the recorded signal can be fully reconstructed for possible oscillographic analysis. The compression process involves three stages: novelty detection, lossy compression, using the Discrete Wavelet Transform (DWT), and a bit-level compression. These three levels of compression allow an optimization of used memory space and they ensure that long periods of records can be stored on a memory card. The approach of the synthesis on FPGA aims to evaluate, among other factors, the usage of hardware resources, through the implementation of an embedded processor, created and designed for digital signal processing applications. From the prototype developed, some results of synthesis and case studies with tests performed in real environments are presented.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T14:38:40Z No. of bitstreams: 1 joaopedrocarvalhodesouza.pdf: 18276186 bytes, checksum: 402b9ec7121d8ad1bc3f51202005d04e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T18:00:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joaopedrocarvalhodesouza.pdf: 18276186 bytes, checksum: 402b9ec7121d8ad1bc3f51202005d04e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T18:00:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joaopedrocarvalhodesouza.pdf: 18276186 bytes, checksum: 402b9ec7121d8ad1bc3f51202005d04e (MD5) Previous issue date: 2018-02-08 / Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) demonstram-se como tecnologia promissora visto sua alta aplicabilidade e custos reduzidos. Assim, esses veículos são estudados por engenheiros e pesquisadores que visam, além de aplicá-los, melhorar seu desempenho, segurança e torná-los autônomos e de fácil interação. Etapas de voos como decolagem, subida, cruzeiro, descida e aterrissagem são objetos de estudos para melhoria de perfomance dessas aeronaves. A aterrissagem é uma etapa delicada para o veículo, cuja operação inadequada pode resultar em acidentes e perdas. Com esse intuito, a presente dissertação propõe uma técnica para o pouso autônomo/assistido de VANTs embarcado ao veículo, sem a necessidade de estações base de processamento. Para o sensoriamento, é utilizado o algoritmo de visão computacional denominado Ar Track Alvar para identificação de marcadores artificiais, utilizados como local de pouso. A configuração do local de pouso visa a aplicação da aterrissagem em alturas mais elevadas, pois são utilizados diferentes marcadores artificiais para a sua composição. O algoritmo de pouso também é uma contribuição do presente trabalho, no qual a execução é realizada por uma Rede Neural Artificial (RNA), do tipo Multilayer Perceptron, cujo treinamento é supervisionado por uma lógica fuzzy que utiliza a inferência Mamdani. A utilização do fuzzy torna-se viável devido a sua característica não determinística, sendo menos susceptível a ruídos de sensoriamento. Outro ponto importante é a não necessidade de se ajustar ganhos para o procedimento para cada aeronave usada, tornando-se o processo perigoso e trabalhoso. Esse revés é visto em controladores clássicos como o PID. Apesar das vantagens da lógica fuzzy, essa se mostra computacionalmente custosa devido a seu processo Mamdani. Como uma RNA treinada é um conjunto de operações matriciais, é proposto o treinamento da mesma supervisionada pelo algoritmo fuzzy já funcional. Assim se reduz a complexidade computacional do algoritmo embarcado facilitando o processsamento de imagem. O firmware de aterrissagem proposto é desenvolvido sobre o framework Robot Operation System (ROS) e focado para replicação em dispositivos reais e embarcados. Os resultados são apresentados em Software in the Loop (SITL) e em experimentos reais em ambientes externos para locais de pouso estáticos e dinâmicos. A comparação de desempenhos dos algoritmos é mostrada. O desempenho atingido foi satisfatório e a capacidade da RNA, além da redução da complexidade computacional, foram verificadas. / Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are shown as promising technology because of their high applicability and low costs. Thus, these vehicles are engineers and researchers studies targets that aim, in addition to applying them, to improve their performance, safety and make them autonomous and easily interaction. Flight stages such as takeoff, ascent, cruise, descent and landing are objects of studies to improve these aircrafts performance. Landing is a delicate stage for the vehicle, whose improper operation can result in accidents and losses. With this purpose, the present dissertation proposes a technique for the UAVs autonomous/assisted landing onboard the vehicle, without the use of ground control stations. As a sensing, the Ar Track Alvar computational vision algorithm is used to identify artificial markers used as a landing site. The landing site configuration aims the application of landing at higher altitudes, as different artificial markers are used for its composition. The landing algorithm is also a contribution of the present work, in which the execution is performed by an Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (ANN) whose training is supervised by a logic fuzzy that uses the Mamdani inference. The use of fuzzy becomes viable due to non-deterministic characteristic and is less susceptible to sensing noise. Another important point is the no need to adjust gains for the procedure for each aircraft used, making the process dangerous and laborious. This setback is seen in classic controllers like the PID. Despite the advantages of fuzzy logic, this is computationally costly due to its Mamdani process. As a trained RNA is a set of matrix operations, it is proposed to train it supervised by the already functional fuzzy algorithm. This reduces the computational complexity of the embedded algorithm, facilitating image processing. The proposed landing firmware is developed on the Robot Operation System (ROS) and is focused on replication on real and embedded devices. The results are presented in Software in the Loop (SITL) and in real experiments at outdoor environments for static and dynamic landing spots. Comparison of algorithm performances is also shown. The performance was satisfactory and the RNA capacity and computational complexity reduction were verified.

O presente trabalho apresenta um benchmark para avaliar o desempenho de uma plataforma embarcada WandBoard Quad no processamento de imagens, considerando o uso da sua GPU Vivante GC2000 na execução de rotinas usando OpenGL ES 2.0. Para esse fim, foi tomado por base a execução de filtros de imagem em CPU e GPU. Os filtros são as aplicações mais comumente utilizadas em processamento de imagens, que por sua vez operam por meio de convoluções, técnica esta que faz uso de sucessivas multiplicações matriciais, o que justifica um alto custo computacional dos algoritmos de filtros de imagem em processamento de imagens. Dessa forma, o emprego da GPU em sistemas embarcados é uma interessante alternativa que torna viável a realização de processamento de imagem nestes sistemas, pois além de fazer uso de um recurso presente em uma grande gama de dispositivos presentes no mercado, é capaz de acelerar a execução de algoritmos de processamento de imagem, que por sua vez são a base para aplicações de visão computacional tais como reconhecimento facial, reconhecimento de gestos, dentre outras. Tais aplicações tornam-se cada vez mais requisitadas em um cenário de uso e consumo em aplicações modernas de sistemas embarcados. Para embasar esse objetivo foram realizados estudos comparativos de desempenho entre sistemas e entre bibliotecas capazes de auxiliar no aproveitamento de recursos de processadores multicore. Para comprovar o potencial do assunto abordado e fundamentar a proposta do presente trabalho, foi realizado um benchmark na forma de uma sequência de testes, tendo como alvo uma aplicação modelo que executa o algoritmo do Filtro de Sobel sobre um fluxo de imagens capturadas de uma webcam. A aplicação foi executada diretamente na CPU e também na GPU embarcada. Como resultado, a execução em GPU por meio de OpenGL ES 2.0 alcançou desempenho quase 10 vezes maior com relação à execução em CPU, e considerando tempos de readback, obteve ganho de desempenho total de até 4 vezes. / This work presents a benchmark for evaluating the performance of an embedded WandBoard Quad platform in image processing, considering the use of its GPU Vivante GC2000 in executing routines using OpenGL ES 2.0. To this goal, it has relied upon the execution of image filters in CPU and GPU. The filters are the most commonly applications used in image processing, which in turn operate through convolutions, a technique which makes use of successive matrix multiplications, which justifies a high computational cost of image filters algorithms for image processing. Thus, the use of the GPU for embedded systems is an interesting alternative that makes it feasible to image processing performing in these systems, as well as make use of a present feature in a wide range of devices on the market, it is able to accelerate image processing algorithms, which in turn are the basis for computer vision applications such as facial recognition, gesture recognition, among others. Such applications become increasingly required in a consumption and usage scenario in modern applications of embedded systems. To support this goal were carried out a comparative studies of performance between systems and between libraries capable of assisting in the use of multicore processors resources. To prove the potential of the subject matter and explain the purpose of this study, it was performed a benchmark in the form of a sequence of tests, targeting a model application that runs Sobel filter algorithm on a stream of images captured from a webcam. The application was performed directly on the embbedded CPU and GPU. As a result, running on GPU via OpenGL ES 2.0 performance achieved nearly 10 times higher with respect to the running CPU, and considering readback times, achieved total performance gain of up to 4 times.

O protocolo International Electrotechnical Commission (IEC)-61850 tornou possível integrar os equipamentos das subestações de energia elétrica, através de uma rede de comunicação de dados Ethernet de alta velocidade. A utilização deste protocolo tem como objetivo principal a interligação dos Intelligent Electronic Devices (IEDs) para a automatização dos processos no sistema elétrico. As contribuições deste protocolo para a integração do controle e supervisão do sistema elétrico são diversas, porém, o fato de utilizar uma rede de comunicação de dados Ethernet integrada expõe o sistema elétrico à ataques cibernéticos. A norma IEC-62351 estabelece uma série de recomendações para prover segurança à rede de comunicação do sistema elétrico, dentre elas, o gerenciamento da rede de comunicação, a análise dos campos da mensagem Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE) e a utilização de sistemas de detecção de intrusão. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um Intrusion Detection System (IDS) que atende os requisitos de segurança propostos pelo protocolo IEC-62351, para a identificação de ataques à comunicação realizada por mensagens GOOSE do protocolo IEC-61850, e entre equipamentos do sistema elétrico. Para o desenvolvimento desta aplicação, foram identificados os campos que compõem as mensagens GOOSE, de forma a reconhecer os valores esperados em diferentes situações de operação do sistema elétrico. Determinaram-se padrões de comportamento a serem utilizados para discernir mensagens falsas na rede de comunicação. Instalou-se e configurou-se um sistema operacional de tempo real embarcado na plataforma de desenvolvimento Zynq Board (ZYBO), juntamente com o controlador Open-Mul, para gerenciar a rede de comunicação da subestação, através do protocolo OpenFlow, realizando otimizações para o tráfego multicast. Foi desenvolvido um sistema de detecção e bloqueio de mensagens GOOSE falsas que utiliza o protocolo OpenFlow para controle da rede de comunicação do Sistema Elétrico. Desenvolveu-se ainda um sistema inteligente, utilizando-se uma Rede Neural Artificial (RNA) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX), para predição do tráfego realizado por mensagens GOOSE e detecção de ataques Distributed Deny of Service (DDOS). Os resultados obtidos demonstraram que o protocolo OpenFlow pode ser uma ferramenta interessante para controle da rede, porém, os fabricantes necessitam amadurecer sua implementação nos switches, para que sejam utilizados em produção nas redes de comunicação das subestações. O sistema de predição do tráfego gerado por mensagens GOOSE apresentou benefícios interessantes para a segurança da rede de comunicação, demonstrando potencial para compor um sistema de detecção de ataques DDOS realizado por mensagens GOOSE, na rede de comunicação das subestações de energia elétrica. / The IEC-61850 made it possible to integrate equipments of electric power system substations to a high-speed Ethernet data communication network. Its main goal is the interconnection of IEDs for the automation of processes in an electrical system. The contributions of this protocol for the integration of the control and supervision of the electrical system are diverse, although an Ethernet network exposes the electrical system for cyber attacks. The IEC-62351 states a series of recommendations to provide security to the communication network of the electrical system, such as the communication network management, the analysis of GOOSE messages and the use of intrusion detection systems. This study describes the development of an IDS that meets the security requirements proposed by the IEC-62351 standard to identify attacks on communication between GOOSE messages exchanged by electrical equipment using IEC-61850. For the development of this application, fields of the GOOSE messages were identified, in order to recognize the expected values in different power system operating conditions. Behaviour patterns were determined to detect false messages on the communication network. A real-time embedded operating system on ZYBO was installed and configured, as well as the OpenMul controller to manage the communication network of the substation through the OpenFlow protocol, performing optimizations for multicast traffic. A detection system and block tamper GOOSE messages, using the OpenFlow protocol for control of the electrical system communication network, were developed. In addition, an intelligent system using an Artificial Neural Network (ANN) Nonlinear Autoregressive Model with Exogenous Input (NARX) for predicting of the GOOSE messages traffic and the detection of Distributed Deny of Service attack (DDOS) were also developed. The results obtained show that the OpenFlow protocol may be a valuable tool for network control, however, manufacturers should maturely carry on with its implementation in the switches, so that it be used in substation communication networks. The traffic prediction system of the GOOSE messages presented interesting benefits for the security of the communication network, demonstrating potential to built a DDOS attack detection system performed by GOOSE messages on the communication network of electric power substations.